学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

组织工程软骨体外培养与调控系统开发

作　者: 李文康
导　师: 吴开华；李宏
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 组织工程软骨生物反应器虚拟仪器嵌入式系统
分类号: R318.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 1次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

组织工程作为一门新兴技术在体外培养构建人体软骨组织方面取得了相当多的科研成果。然而，通过研究分析发现：构建的组织工程人体软骨存在手工操作培养，批次之间质量和安全难以控制，力学性能差，构建的软骨形态不规则等问题。所以，开发一套体外培养与调控组织工程软骨生物反应器系统就成为迫切需要解决的问题；最近的研究发现：力学刺激在软骨细胞的生长和分化中起到了重要的作用，为开发组织工程软骨生物反应器系统提供了重要的理论基础。通过文献查询发现：目前针对组织工程软骨的生物反应器存在施加力学刺激的形式不全面，调控系统不完善等问题，无法构建培养组织工程软骨组织。因此，本文针对人关节软骨和人耳廓软骨，开发两套组织工程软骨生物反应器，具体研究工作如下：（1）针对关节软骨，分析了关节软骨的运动力学性能，提出了基于摆动与压应力结合的关节软骨培养模式，提出了组织工程关节软骨培养过程中摩擦系数的测量方法，完成了组织工程关节软骨生物反应器的结构设计与制作；并针对组织工程关节软骨反应器的摩擦系数测量精度，对整个反应器进行了系统误差的测量与分析，并提出了减小误差方法；（2）基于嵌入式系统开发了组织工程关节软骨生物反应器调控系统，完成了控制软件和以ARM芯片为核心的硬件电路并进行了调试，针对组织工程关节软骨摩擦系数的测量，开发了针对摩擦系数数据的处理与分析软件；（3）针对人耳廓软骨，通过建立人耳廓软骨的三维模型与力学仿真分析，确定组织工程人耳廓软骨的最佳施力与调控方案，完成了组织工程人耳廓软骨生物反应器整体结构设计；（4）采用虚拟仪器技术开发了组织工程人耳廓软骨生物反应器数据采集和处理系统；采用C/C++技术编写了模糊PID智能控制算法，并将其封装在虚拟仪器程序中，实现了组织工程人耳廓软骨生物反应器力学调控培养的智能控制，采用细胞自动机算法，完成了对人耳廓软骨培养状况的计算机仿真模拟。总之，本文开发完成了组织工程人关节软骨生物反应器的设计、加工与控制系统软硬件调试，完成了组织工程人耳廓软骨生物反应器系统的设计与控制系统软硬件调试，为下一步进行组织工程人关节软骨和人耳廓软骨体外培养打下了基础，对于组织工程软骨研究和进入临床应用具有极其重要的意义。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-14
  1.1 研究背景  10
  1.2 组织工程软骨及其生物反应器的发展  10-13
    1.2.1 目前软骨修复技术的发展状况  10-11
    1.2.2 力学因素在组织工程技术上的发展  11-12
    1.2.3 生物反应器的发展  12-13
  1.3 本文研究目的  13-14
第2章组织工程关节软骨生物反应器系统  14-30
  2.1 关节软骨形态体外培养与调控系统总体设计  14
  2.2 关节软骨生物反应器开发  14-18
    2.2.1 关节软骨生物反应器工作原理  14-17
    2.2.2 关节软骨生物反应器设计  17-18
  2.3 关节软骨生物反应器监控软件开发  18-25
    2.3.1 嵌入式系统 ARM 芯片工作的程序原理及参数控制  18-23
    2.3.2 嵌入式系统 ARM 显示界面  23-25
  2.4 关节软骨生物反应器数据处理系统开发  25-29
    2.4.1 MFC 简介  25-26
    2.4.2 关节软骨生物反应器数据处理系统设计  26-29
    2.4.3 软件功能实现  29
  2.5 本章小结  29-30
第3章组织工程关节软骨生物反应器系统误差分析  30-36
  3.1 误差的介绍  30-31
    3.1.1 随机误差  30
    3.1.2 系统误差  30-31
  3.2 系统组装调试与误差分析  31-35
    3.2.1 系统组装  31-34
    3.2.2 误差处理  34-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章人耳廓软骨形态体外培养与调控系统  36-50
  4.1 人耳廓软骨生物反应器设计  36-38
  4.2 人耳廓软骨生物反应器数据采集  38-42
    4.2.1 数据采集的方法选择  38-39
    4.2.2 人耳廓软骨生物反应器参数控制  39-42
  4.3 人耳廓软骨生物反应器监控软件开发  42-49
    4.3.1 Labview 简介  42-43
    4.3.2 Labview 数据采集  43-49
    4.3.3 软件功能实现  49
  4.4 本章小结  49-50
第5章人耳廓软骨生物反应器监控软件的核心算法  50-62
  5.1 算法简介  50
  5.2 人耳廓软骨外部整体压力控制算法  50-54
  5.3 细胞自动机控制算法  54-61
    5.3.1 细胞自动机算法简介  54-55
    5.3.2 模型建立  55-56
    5.3.3 实验模拟方法  56-57
    5.3.4 实验模拟结果  57-61
  5.4 本章小结  61-62
第6章总结与展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-71
附录  71

组织工程软骨体外培养与调控系统开发

内容摘要

全文目录

相似论文